Nola egiten dituzte elektrizitatearen indarra eta elektronak higidura mantentzen zintzilik eta metalen barruan?

Elektrizitatearen mugimendua kabletan, metalean eta konduzibo materialen barne dagoen elektronen mugimendu fisiko oinarrizko bat da, elektronen mugimenduarekin eta konduzibo materialen ezaugarriekin lotuta. Hemen dago prozesu hau azalduko dugun xehetasun handiagatik:

1. Elektron libreak kontzeptua

Metalean eta konduzibo materialen barne, elektron librea asko daude. Elektron libreak atomoko nukleorekin ez dira lotuta eta materialaren barnean askea mugitu ahal dituzte. Elektron libreak daudenak da arrazoia nagusia metalek elektrizitate ondo kondu dezaten.

2. Kanpoeko eremu elektrikoaren eragina

Tentsio bat (hau da, kanpoeko eremu elektriko bat) aplikatzen da konduzibo batean, elektron libreak eremu elektrikoak eragiten dio eta noranzko zehatz batera hasten dira mugitzeko. Eremu elektrikoaren noranzkoa determinatzen du elektronen mugimenduaren noranzkoa. Adibidez, eremu elektrikoak positibotik negatibora zuzentzen du, eta elektronak negatibotik positibora mugitzen dira.

3. Elektronen mugimendu norantzarikoa

Eremu elektrikoaren eraginpean, elektron libreak norantzarikoki hasten dira mugitzeko, korrontea sortuz. Korrontearen noranzkoa positiboko kargaren mugimenduaren noranzkoa da, elektronen mugimenduaren noranzkoaren aurka. Beraz, korrontea positibotik negatibora doala esaten dugunean, horixe esan nahi du elektronak negatibotik positibora doala.

4. Latticearekin izandako elkarrekintza

Mugimenduan daudelarik, elektron libreak materialaren latticearekin (atomuen antolamenduarekin) kolisionatzen dute. Kolisio hauek elektronak zabaldu egiten dituzte, mugimenduaren noranzkoa aldatzen dute eta abiadura batezbestekoak murrizten dute. Zabaldu honek erresistentziaren iturri bat da.

5. Korrontearen dentsitatea

Korrontearen dentsitatea (J) unitate sekzio-zehatzeko korrontea da eta formula honen bidez adieraz daiteke:

J= I/A

non I korrontea den eta A konduziboaren sekzio-zehatzeko area.

6. Ohm-en Legea

Ohm-en Legeak korrontearen, tentsioaren eta erresistentziaren arteko harremana deskribatzen du:

V=IR

non V tentsioa den, I korrontea eta R erresistentzia.

7. Konduzibo materialen ezaugarriak

Konduzibo material desberdinek konduzitze ezaugarri desberdinak dituzte, elektron estrukturan eta lattice estrukturaren araberakoa. Adibidez, kobrez eta argenteria konduzitzaile onak dira elektron libreak asko dituztelako eta erresistivitate txikia dutelako.

8. Tenperaturaren eragina

Tenperatura konduzitzean eragina handia du. Oro har, tenperatura handitu ahala, materialaren lattice oszilazioak intensifikatzen dira, elektron-lattice kolisioen maiztasuna handitzen da eta erresistentzia gehiago lortzen da. Hori da konduzitzaileen erresistentzia handitzen zaizula tenperatura altuetan.

9. Superkonduzitzailea

Zehaztutako baldintzetan bat, zenbait material superkonduzitzaile egoerara sartu ahal dira, non erresistentzia zeroera jaisten den, korrontea galerrik gabe zeharkatu ahal izanez. Superkonduzitzailetasuna tenperatura oso baxuetan gertatzen da, baina ikerketen berriak superkonduzitzaile tenperatura altu batzuk aurkitu ditu.

Laburpena

Korrontearen mugimendua kabletan, metalean eta konduzibo materialen barne kanpoeko eremu elektrikoaren eraginpean elektron libreak norantzarikoki mugitzen diren bitartez gertatzen da. Elektronen materialaren latticearekin izandako elkarrekintzak erresistentzia sortzen dute. Konduzibo materialen ezaugarriak, tenperatura eta beste faktore batzuk korrontearen transmitizioaren efizientzia guztiak eragiten dituzte. Oinarrizko printzipio hauen ulertzeko laguntza ematen digu, konduzibo material eta zirkuituen diseinu eta aplikazio hobetan.